•1288-
Architecture Technology
建筑技术
第50卷第11期2019年11月V〇1.50 No.ll Nov. 2019
洞门环梁施工中的冻结壁围护结构施工技术
刘晓毅
(北京建工土木工程有限公司，100015,北京）
摘要：地铁车站冻结法施工中，采用液氮和盐水冻结具有系统简单、冻结速度快、温度低和冻土强度
高等特点，在车站基坑与隧道管片连接处及隧道管片四周的地层中形成冻结壁围护结构，土体加固性能好，
可有效解决向密封连接处涌砂涌水现象。
关键词：地铁工程；冷冻法施工；液氮积极冷冻；盐水维护冷冻中图分类号：TU 74
文献标志码：B
文章编号：1000-4726(2019)11-1288-03
FREEZING WALL ENCLOSURE STRUCTURE CONSTRUCTION TECHNIQUE IN
OPENING RING BEAM CONSTRUCTION
LIU Xiao-yi
(BCEG Civil Engineering Co., Ltd., 100015, Beijing, China)
Abstract: During freezing method construction of subway station, liquid nitrogen and brine freezing method has many features, such as simple system, fast freezing speed, low temperature and high strength of frozen earth. Freezing wall enclosure structure was formed between station foundation pit and tunnel segment and around the tunnel segments, realizing favorable earth strengthening performance and effectively solving water inrush and sand gushing at airtight connection.
Keywords: subway project; construction by freezing method; liquid nitrogen freezing; brinemaintenance freezing
目前，地铁盾构隧道施工中“先隧后站”的施 工方式应用越来越广泛，该技术的关键是先行施工完
收稿日期：2019-07-03
作者简介：刘晓毅（1980-)，男，湖北宜昌人，工程师，项目经理，
成的隧道与后期明挖施工的车站之间密封连接，这一 过程是隧道安全的重要环节，也是施工的主要风险源之一。
在盾构隧道与车站的接口位置一般需凿除围护 桩，拆除管片，开挖洞门等后再进行永久二衬结构施
e-mail： 19418051@qq.com.
构支护的可能，为工程建设模式提供了新思路，具有 明显的社会效益。
该工法可在保证既有隧道安全的情况下通过硬咬 合桩支护、冷冻加固等工艺，使在既有成型盾构隧道 上方新增明挖车站成为可能。该工法适用于根据规划 在既有隧道范围新增明挖结构支护以及明挖结构场地 条件不允许而无法进行施工，需先完成盾构隧道掘进 再进行明挖结构施工等情况。
司通过工程研究与实践，形成了在富水砂层地区既有 盾构隧道范围新增明挖结构支护的施工工法，提出盾 构先行通过后再施作地铁车站围护结构和主体结构， 减缓了整个地铁工程或工程局部的工期压力，缩短了 工程的建设周期。
本工法已在广州轨道交通九号线清塘站工程建 设中应用，降低了安全风险，加快了施工速度、节约 了工程费用，具有明显的经济效益和社会效益，本工 法改变了先车站后隧道施工的传统观念，开拓了地铁 车站施工的应用范围，促进了地铁施工技术和产业的 发展。
参考文献
m
朱斌华，雷崇红.深圳地铁基坑钻孔咬合桩围护结构施工技术卩].
铁道建筑，2001(12):2-4+工中的应用[J].建筑科学，2006, 22(3):102-105.[3]
建筑桩基技术规范：JGJ 94—2008[S].
7结束语
当前，在各城市地铁建设过程中，因个别车站站
点施工范围内的建筑物、构筑物、地下管线拆改进度 严重滞后影响工程（局部）开工时间往往长达数月甚 至一年以上，严重影响后续隧道施工乃至全线整体工 期。建设单位为保证按计划完工需加大拆迁补偿，而 承包商因不能开工导致损失或后期采取赶工措施而提 出索赔。为解决上述问题，北京建工土木工程有限公
[2] 雷扬，郑刚，陈红庆，等.钻孔咬合桩在天津地铁基坑围护结构施
2019年11月刘晓毅：洞门环梁施工中的冻结壁围护结构施工技术•12-
工，将盾构隧道管片与车站内衬墙结构连为整体。
在洞门开挖过程中，从盾构管片的背后涌砂涌水 的现象较严重；通常在随道贯通后施作洞门环梁间隔 时间较长，水及细砂等易从管片与围护结构间的缝隙 中流出；接口时间暴露，易造成地面沉降及接口 发生涌水涌砂等安全事故，若尽早封闭可消除这一风 险。洞门环梁施工时，常有水从管片与围护结构后的 缝隙中流出,不断流出的水会带走混凝土中的水泥浆， 使混凝土内部形成空洞，影响洞门环梁的施工质量， 使洞门环梁封闭后出现较多漏水点，后期注浆封堵效 果有限。随着使用时间的推移，洞门环梁注浆堵漏处 也会出现复漏，造成洞门环梁密封效果差，渗漏现象 严重。
针对上述情况，最常用的解决方式是注浆进行土 体加固。但注浆加固体不均匀，效果差，开挖安全性较差。
图2
冻结管设置剖面
1 一A排冻结管；2—B排冻结管；3—既有咬合桩；4一车站基坑;
5H®道管片
1工程概况
广州地铁九号线清塘站东西端头既有盾构隧道位 置围护结构采用0 1 000@1 300硬咬合桩+局部冷冻 法支护，各端头单线隧道设置7根无钢筋笼桩+6根 带钢筋笼桩，咬合350mm,深度28〜32m。在做好 既有隧道保护措施下，通过全套管全回转钻机直接破 除咬合桩范围内既有盾构隧道的管片进入不透水层， 实现连续墙与桩无缝搭接。
图3
冻结壁围护结构示意
有咬合桩；4—车站基坑；
1—A排冻结管；2—B排冻结管；3—^
5H®道管片；6—冻结壁
不小于2.5 m; A排冻结管是由冻结管沿垂直于隧道 水平轴线方向的纵截面并列排布组成的管幕，采用 均匀间隔设置方式，相邻冻结管的距离为l〜1.5m。
2冻结方案
A排冻结管包括位于两侧边的A1管和An管，以及 位于A1管与An管之间的一组Ai管，Ai管的数量 不少于5根，A1管与An管分别位于隧道管片两侧， 与隧道管片的最小水平距离不超过lm〇
洞门环梁施工中的冻结壁围护结构包括设在车站 基坑与隧道管片连接处的A排冻结管和B排冻结管； 在A,B两排冻结管内依次通入液氮和盐水后，会在 车站基坑与隧道管片连接处及隧道管片四周地层中形 成厚度不小于洞门环梁宽度1.5倍的冻结壁围护结构 (图1~图3)。
B排冻结管与A排冻结管沿隧道水平轴线方向 并列排布，位于A排冻结管远离车站基坑一侧，与
A排冻结管的间距不大于洞门环梁宽度的50%; B排 冻结管包括一组垂直设置的Be管和位于Be管两侧 的B0管与Bx管，Be管的数量与A排冻结管数量一致， 且逐一对应设置,也包括位于两侧边的B1管和Bn管, 以及位于B1管与Bn管间的一组Bi管。Bi管由地 面垂直打人，底端伸至隧道管片外侧面上方，Bi管 的底端与隧道管片外侧面的垂直距离不大于50 mm;
图1冻结管设置平面示意
B0管与Bx管倾斜对称设置，由地面倾斜打入，分别 与B1管和Bn管交叉后从隧道管片两侧穿过，于隧 道管片下方相交〇 B0管和Bx管与竖直方向的夹角不 小于20。，B0管和Bx管与隧道管片外侧面的最小距 离不超过0.5 m。A排冻结管及B排冻结管的排布如
1-A排冻结管；2-B排冻结管；3,械合粧；4-车站基
坑；5H5S道管片
A排冻结管位于车站基坑的既有咬合桩内，由地 面垂直打人，底端均超出隧道管片底面，超出的距离
• 1290-建筑技术第50卷第11期
图4所示。后，采用聚乙烯材料对供液不锈钢软管、液氮循环干 管、排气管等外露部分进行保温。3.2.5液氮积极冻结
以液氮为冷冻介质，运行液氮冻结系统冻结周围 土层，在隧道管片外侧周围和洞门环梁的施工截面处 形成封闭的冻结壁围护结构。液氮冻结系统化出气 口的氮气温度控制在-100T。3.2.6盐水冻结系统连接
液氮积极冻结达到设计冻结条件后，拆除液氮冻
(a)
图4
(b)
冻结布示意
结系统，连接冻结管与盐水冻结系统。
盐水冻结系统由冻结站、去回路盐水干管和控制 阀门组成。冻结站通过去回路盐水干管与冻结管连接， 通过控制阀门完成盐水维护冷冻的调节过程。3.2.7盐水维持冻结
以盐水为冷冻介质，运行盐水冻结系统维持冻结， 同时施工洞门环梁。
在盐水维护冻结过程中，应将盐水去路与回路 的温差控制在21内，结合土体测温数据进行信息化 施工。
3.2.8 洞门环梁施工
洞门环梁施工过程中，破除图4中隧道管片和隧 道内填充墙及既有咬合桩时，A排冻结管中的Ai管 暴露在外部分应采用保温层进行隔热保护。3.2.9拆除盐水冻结系统
洞门环梁施工完成后拆除盐水冻结系统，切除 隧道内的冻结管，孔洞做密封处理。拆除方式是先 关闭盐水冻结系统阀门，拆除洞门内冻结管的保温 层，切除隧道内的冻结管，采用环氧砂浆封堵孔口。 在冻结管孔洞内预留注浆管，待解冻完成后进行注浆 封堵。
U)A排管；（b)B排管
1一A排冻结管；2—B排冻结管；3_既有咬合桩；4一车站基
坑；5HSI道管片
3冻结施工 施工流程
冻结施工流程为：施工准备—确定冻结管位置—
3.1
布设冻结孔—设置测温孔—连接液氮冻结系统—液氮 积极冻结—连接盐水冻结系统与盐水维持冻结—洞门 环梁施工—拆除盐水冻结系统。3.2 施工工艺3.2.1确定冻结管位置
根据待施工的洞门环梁位置和宽度，结合工程特 点、土层条件及现场情况确定冻结壁厚度；根据咬合 桩的位置和直径确定A排冻结管的地面打入位置， 并由此确定B排冻结管的打入位置，确保冻结壁围 护结构的厚度不小于洞门环梁宽度的1.5倍。3.2.2 布设冻结孔
采用地质钻机钻孔，泥浆护壁成孔，施工时应注 意控制钻孔的钻进角度并及时纠偏，成孔完成后下放 壁厚不小于6 _锈钢管。
3.2.3 设置测温孔
设置测温孔进行测温，用于实时掌握冻结壁6个 不同部位的温度发展情况，以便及时调整冷冻循环介 质和冻结参数。
测温孔分布在隊道的两侧和顶部，设置在相 邻冻结孔形成的冷冻胶圈的最小叠合位置，即冷冻体 最薄弱的位置，最外侧测温孔距最外侧冻结孔lm。 3.2.4液氮冻结系统连接
拆除冻结孔的施工设备，连接内部的不绣钢管与 液氮冻结系统。液氮冻结系统由液氮循环干管、冻结 器、连接管路、控制阀门等组成。冻结管路连接完成
的无缝低碳钢管，再在管内放入不
4结束语
在地铁车站洞门环梁施工中，采用冻结壁围护结
构技术，施工周期短，难度小，效率高，可使冻结区 域准确覆盖洞门环梁的施工位置，避免洞门环梁与其 围护结构之间的渗水渗砂现象，形成的冻结壁牢固且 均匀性好，围护效果理想。
将液氮积极冷冻和盐水维护冷冻的方式相结合， 可在确保冻结效果的同时，大幅减少液氮用量，降低 施工成本，经济效益良好。
参考文献
[1]翁家杰.液氮冻结土层的理论与实践煤炭科学技术，1994
(9):11-15,
